[发明专利]一种基于小样本多元工艺参数分析优化的滚齿干切加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮干切加工技术，尤其是涉及一种小样本情况下的多元工艺参数优化的加工方法。

背景技术

在实际滚齿干切加工中，由于其切削速度能达到一般滚齿的2倍以上，滚刀会有专用的涂层，刀具寿命大大提高，这些都对滚齿干切加工工艺参数提出新的要求，而现目前国内企业优化工艺参数库缺乏，有些甚至没有，仅凭工人或工艺人员的经验来决策，这给滚齿干切的加工质量、加工时间、加工成本等造成巨大挑战。

国内尚处在滚齿干切机床制造求新阶段，对滚齿干切过程中的工艺参数优化研究较少，现有对滚齿干切工艺参数优化问题的处理方法主要是试验研究和数值模拟，未达到定量分析的阶段。另外，当前能作为优化工艺参数的样本少，能用于一般滚齿工艺参数优化的神经网络与遗传算法结合的优化方法、图论与实例推理方法、差异演化算法都很难运用，而且应用效果差，所以将支持矢量机的方法应用于滚齿干切工艺参数优化，并指导加工是新颖的，目前在这方面的研究是欠缺的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，怎样提供一种能够提高加工效果的滚齿干切加工方法，其能够实现滚齿干切加工工艺参数的优化，并将支持矢量机回归算法应用小样本数据的预测，达到运算简单、收敛速度快，提高加工效率的目的。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种基于小样本多元工艺参数分析优化的滚齿干切加工方法，本方法采用数控干切滚齿机实行滚齿加工，其特征在于，滚齿加工时，按照以下步骤进行小样本情况下的滚齿干切加工工艺参数的分析优化，所述小样本是指样本容量小于20的工艺参数集合,具体步骤为：

(1)实现滚齿干切工艺参数样本集的规范化；输入参数属性包括工件模数、压力角、齿数、螺旋角、齿宽、材料、布氏硬度、精度等级、齿坯直径、滚刀头数、滚切类型和切削深度,输出参数属性包括滚刀转速、切削速度和进给量,待优化滚齿干切工艺参数的属性与输入参数属性相同，滚齿干切工艺参数样本集Set＝V_In×(In,Out),In＝[x₁,x₂,…,x_n],n＝12，x₁,x₂,…,x_n分别对应输入参数属性,Out＝[y₁,y₂,y₃]，y₁,y₂,y₃分别对应输出参数属性,In、Out构成纵列，V_In是样本值，构成横行，首先，进行数值化，将不是数值的材料属性按照以下方式转化为数值，主要材料分别为碳钢、低合金钢、合金钢或灰铸铁的材料属性对应转化为1、2、3、4；滚切类型分别为逆滚、顺滚的滚切类型属性对应转化为1、2，接着，进行归一化，z_i＝(z_i-z_imin)/(z_imax-z_imin),i＝1,2,…,n+3,z_imin,z_imax分别是第i属性在样本集中的最小值和最大值；

(2)实现滚齿干切输入参数属性优化核的生成；首先，去除Set中的Out部分，构建新的样本集SetIn＝V_In×In，SetIn(b,c)表示样本中b实例对应的c属性值，b∈V_In，c∈In,接着，进行近似约简，从j＝1开始，将x_j去除，看SetIn(V_In,In-{x_j})中是否存在相似样本,判断相似样本的依据是两个样本的对应属性值之差的绝对值小于0.01，若不存在相似样本，则将x_j重新添加到In中，循环上述步骤，一直计算到j＝n,最终剩下的属性组成了滚齿干切输入参数属性优化核,属性个数为Num,Num是正整数；